KR100606352B1 - 비동기 이동통신시스템의 종속 동기 클럭 재생방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 이동통신 네트워크시스템에서 외부로부터 입력되는 기준클럭신호의 위상점프를 제거하는 위상점프제거단계와, 상기 위상점프제거단계후에 위상점프를 제거한 외부클럭신호를 롱텀 평균값을 이용하여 사용가능여부를 측정하는 기준클럭사용여부 측정단계와, 상기 기준클럭사용여부 측정단계후에 외부 기준클럭신호를 자체 생성한 시스템클럭신호와 롱텀으로 계측하고 그 계측한 값을 에버리징한 주파수차신호를 특정값과 비교하는 차신호값 비교단계와, 상기 차신호값 비교단계중에 주파수 차신호가 특정값을 초과하지 않을 경우 슬로프 패턴(Slope Pattern)을 파악하여 구간별로 적용할 오프셋 패턴을 산출하는 기준클럭패턴 분석단계와, 상기 기준클럭패턴 분석단계후에 산출된 오프셋값이 외부 기준클럭신호에서 제거되도록 자체발진회로를 이용하여 PLL과정을 수행하는 오프셋값 제거단계와, 상기 오프셋값 제거단계후에 외부 기준클럭신호에 포함된 지터성분완화를 위한 미소량 추적을 실행하여 외부기준클럭신호를 보정하는 미소왜곡보정단계로 이루어진 비동기 이동통신시스템의 종속 동기 클럭 재생방법을 제공한다.

위상점프, 외부클럭신호, 롱텀 에버리징, 특정값, 오프셋값, 미소량 추적

Description

비동기 이동통신시스템의 종속 동기 클럭 재생방법{Method for reproducting a dependency synchronizing clock of the asynchronizing mobile communication system}

도 1은 종래 비동기 이동통신시스템의 시스템클럭 네트워크구조를 설명하는 설명도.

도 2는 본 발명이 적용되는 이동통신시스템의 네트워크구조를 설명하는 설명도.

도 3은 본 발명의 플로우차트.

도 4는 본 발명에서 기준클럭신호를 성분별로 추적한 실험예를 설명하는 설명도.

도 5는 본발명에서 기준클럭신호를 미소량 추적하여 보정한 실험예를 설명하는 설명도.

<부호의 상세한 설명>

1 : PRC 2 : 네트워크부

3 : Node-B 4 : RNC

5 : 코어네트워크 6 : 발진회로부

본 발명은 비동기 이동통신시스템의 종속 동기 클럭 재생방법에 관한 것으로, 특히 비동기 이동통신 시스템에서 Network 동기방식을 사용하는 경우 상위 단으로부터 전달되어지는 Reference Clock의 신호 왜곡을 성분 별로 분리하여 보정처리하므로써, 외부 기준클럭에 포함된 왜곡성분을 효과적으로 제거할 수 있기 때문에 시스템 클럭이 높은 정확도와 안정도를 유지하도록 복원할 수 있으므로 그에 따라 네트워크의 시스템 클럭신호의 정확도 및 안정도를 상당히 높이는

외부 기준클럭신호의 신호보정시 미소량 보정방식에 의해 처리하기때문에 그외부기준클럭신호를 정밀하게 보정할 수 있으므로 그에 따라 시스템의 클럭의 신뢰성을 향상시키는 비동기 이동통신시스템의 종속 동기 클럭 재생방법에 관한것이다.

일반적으로 UMTS(Universal mobile telecommunication system)망은 이동전화나 컴퓨터 사용자들이 전세계 어디에 있든지 간에 "제3 세대", 광대역 패킷 기반의 텍스트, 디지털화된 음성이나 비디오 그리고 멀티미디어 데이터를 2 Mbps 이상의 고속으로 전송할 수 있는 일관된 서비스를 제공한다. 이러한 UMTS망은 컴퓨터와 전화 사용자들이 여행중에도 지속적으로 인터넷에 접속할 수 있게하며, 자신이 어느 곳을 여행중이든지 상관없이 동일한 성능을 가질수 있게한다. 사용자들은 육상 무선과 인공위성 전송기술의 조합을 통해 이 UMTS 서비스를 이용하게 된다.

그런데, 이러한 UMTS망에는 도 1에 도시된 바와같이 이동중인 단말기로부터 송수신되는 무선신호를 처리하게 위해 통상 네트워크형태로 구성되는 기지국(Node- B:70A-N)과 기지국제어기(RNC:Radio network controller;71), 코어 네트워크(Core network;72) 및 PRC(Primary Reference Clock;73) 등을 구비하고 있다.

여기서, 상기 PRC(73)는 정확도와 안정성이 높은 시스템 클럭생성을 위한 기준클럭신호(Stratum 1 LEVEL)를 계층적으로 E1/T1 등의 데이터라인을 통해 하위단으로 공급한다.

한편, 상기와 같은 종래 비동기 이동통신시스템의 시스템 클럭동기방법을 살펴보면, 먼저, PRC(73)에서 정확도와 안정성이 높은 시스템 클럭생성을 위한 기준클럭신호(Stratum 1 LEVEL)를 E1/T1 등의 데이터라인을 통해 하위의 코어 네트워크(72)로 전송한다. 그리고, 상기 코어네트 워크(72)는 이 PRC(73)의 기준클럭신호를 추출, 복원하여 시스템의 Reference Clock으로 사용한 다음 그 시스템 클럭을 다음 하위단인 RNC(71)로 전송한다. 그러면, 상기 RNC(71)는 상기 코어네트워크(72)의 기준클럭신호를 추출, 복원하여 시스템의 Reference Clock으로 사용한 다음 그 시스템 클럭을 다음 하위단인 Node-B(70A-N)로 전송한다.

이때, 상기와 같이 계층적으로 Reference Clock을 전달할 경우 일반적으로 Data 통신 목적으로 사용하는 E1/T1의 데이터 라인(도1의 11,21,31)을 사용하고, 전송장비를 거쳐 전송하게 된다.

즉, 상기 각각의 장비들(70 ~ 72)은 상위 단으로부터 수신된 기준클럭(Reference Clock)에 통상 위상점프(Phase jump)와 저주파수 위상에러(Low Frequency Phase-error)인 Wander성분, 고주파수(High Frequency)의 위상에러인 지터(Jitter)성분이 포함된 왜곡된(impure) 클럭이 전달되기 때문에, 내부에 구비된 로우패스필터(도시안됨)로 고주파 노이즈와 저주파의 Wander성분을 필터링한다. 그리고, 상기 각각의 장비들(70 ~ 72)은 상기와 같은 필터링과정후에 잔존하게 되는 비교적 저주파수의 지터성분이 포함된 클럭에 대해서는 롱텀측정(Long-term Measuring)을 한 후 평균(Averaging)하여 기준클럭으로 사용하기 위한 인자(Factor)들을 추출하고, 이 인자들을 사용하여 하위 단의 자체 발진기(Oscillator)를 보정하므로써 동기시킨다.

그러나, 상기와 같은 종래 비동기 이동통신시스템의 기준클럭동기방법은 상위 단으로부터 전달된 기준클럭신호를 추출/복원하는 과정에서 필터링되는 위상점프(Phase jump)와 다음 위상점프시점까지의 신호내에 Wander 및 잔존하는 저주파의 Noise 성분이 포함되기 때문에 주파수에러가 '0' Point를 중심으로 Swing하지 않게 된다. 그래서, 상기 방법은 그러한 스윙요인때문에 위상에러가 점점 증가하거나 혹은 점점 감소할 수 있어서, 이러한 요인에 대한 적절한 보정 작업을 거치지 않을 경우 기준클럭주파수에 Offset을 생성시키므로 그에 따라 기준클럭신호의 정확도를 떨어뜨렸으며, 또한, 상기와 같은 기준클럭을 사용하여 System Clock을 재생할 경우 시스템 안정성을 저하시키는 문제점이 있었다.

이에 본 발명은 상기와 같은 종래 제반 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로, 외부 기준클럭에 포함된 왜곡성분을 효과적으로 제거할 수 있기 때문에 시스템 클럭이 높은 정확도와 안정도를 유지하도록 복원할 수 있으므로 그에 따라 네트워크의 시스템 클럭신호의 정확도 및 안정도를 상당히 높이는 비동기 이동통신시스템 의 종속 동기 클럭 재생방법을 제공함에 그 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 외부 기준클럭신호의 신호보정시 미소량 보정방식에 의해 처리하기때문에 그외부기준클럭신호를 정밀하게 보정할 수 있으므로 그에 따라 시스템의 클럭의 신뢰성을 향상시키는 비동기 이동통신시스템의 종속 동기 클럭 재생방법을 제공하는데 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명은 이동통신 네트워크시스템에서 외부로부터 입력되는 기준클럭신호의 위상점프를 제거하는 위상점프제거단계와, 상기 위상점프제거단계후에 위상점프를 제거한 외부클럭신호를 롱텀 평균값을 이용하여 사용가능여부를 측정하는 기준클럭사용여부 측정단계와, 상기 기준클럭사용여부 측정단계후에 외부 기준클럭신호를 자체 생성한 시스템클럭신호와 롱텀으로 계측하고 그 계측한 값을 에버리징한 주파수차신호를 특정값과 비교하는 차신호값 비교단계와, 상기 차신호값 비교단계중에 주파수 차신호가 특정값을 초과하지 않을 경우 슬로프 패턴(Slope Pattern)을 파악하여 구간별로 적용할 오프셋 패턴을 산출하는 기준클럭패턴 분석단계와, 상기 기준클럭패턴 분석단계후에 산출된 오프셋값이 외부 기준클럭신호에서 제거되도록 자체발진회로를 이용하여 PLL과정을 수행하는 오프셋값 제거단계와, 상기 오프셋값 제거단계후에 외부 기준클럭신호에 포함된 지터성분완화를 위한 미소량 추적을 실행하여 외부기준클럭신호를 보정하는 미소왜곡보정단계로 이루어진 비동기 이동통신시스템의 종속 동기 클럭 재생방법을 제공한다.

이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거 상세히 설명한다.

본 발명 장치는 도 2에 도시된 바와같이 정확도와 안정성이 높은 시스템 클럭생성을 위한 기준클럭신호(Stratum 1 LEVEL)를 계층적으로 E1/T1 등의 데이터라인을 통해 하위단으로 공급하는 PRC(1)와;

상기 PRC(1)로부터 제공된 기준클럭신호를 자체 생성한 시스템 클럭신호를 이용하여 비교한 다음 왜곡을 보정하고 그 보정된 기준클럭신호를 시스템 클럭신호로 설정한 다음 하위단으로 전송하는 네트워크부(2)로 이루어진다.

여기서, 상기 네트워크부(2)는 Node-B(3), RNC(4) 및 코어네트워크(5)로 구성될 수 있다.

다음에는 상기와 같은 네트워크에 적용되는 본 발명의 방법을 설명한다.

본 발명의 방법은 도 3에 도시된 바와같이 초기상태(S1)에서 위상점프제거단계(S2)로 진행하여 상위단으로부터 입력되는 기준클럭신호의 위상점프를 제거한다.

또한, 상기 위상점프제거단계(S2)후에 기준클럭사용여부 측정단계(S3)로 진행하여 위상점프를 제거한 외부클럭신호를 롱텀 평균값을 이용하여 사용가능여부를 측정한다.

즉, 상기 위상점프제거단계(S2)는 상위단의 PRC(1)에서 자체 오실레이터가 시간이 지남에 따라 주파수의 정확도가 떨어지는 특성을 보완하기위해 높은 정확도와 안정성을 유지하도록 Point Adjustment를 실행한 기준클럭신호를 생성하여 하위단의 네트워크부(2)로 전송하게되는데, 이때, 상기 외부기준클럭신호는 Point Adjustment로 인해 Duty가 크게 변함에 따라 발생되는 위상점프(Phase jump)성분이 포함된 채로 하위단인 네트워크부(2)로 전송된다. 따라서, 상기 네트워크부(2)는 PRC(1)로부터 입력되는 외부기준클럭신호속에 포함된 고주파잡음성분인 위상점프(Phase jump)에 대한 필터링을 실행하게 되는데, 예컨대, 상기 네트워크부(2)는 상기 위상점프(Phase jump)가 고주파성분이므로 로우패스필터를 사용하여 이를 필터링시킨다.
그리고, 상기 기준클럭사용여부 측정단계(S3)에서는 네트워크부(2)가 급격한 위상점프를 제거한 외부클럭신호를 롱텀 에버리징(Long-term Averaging)을 취하여 Jitter와 Wander 성분이 들어있는 상태의 클럭신호에 대해 기준클럭신호로 사용하는 것이 가능한지 여부를 판단하기 위해 롱텀으로 측정한다.

그리고, 상기 기준클럭사용여부 측정단계(S3)후에 차신호값 비교단계(S4)로 진행하여 외부 기준클럭신호를 자체 생성한 시스템클럭신호와 롱텀으로 계측하고 그 계측한 값을 에버리징한 주파수차신호를 특정값과 비교한다. 또한, 상기 차신호값 비교단계(S4)중에 주파수 차신호가 특정값을 초과하지 않을 경우 기준클럭패턴 분석단계(S5)로 진행하여 Slope Pattern을 파악하여 구간별로 적용할 Offset Pattern을 구한다.

즉, 상기 네트워크부(2)의 각각의 내부에 구비된 자체 발진회로부(Oscillator;6)의 클럭과 기준클럭신호를 롱텀(Long-term)으로 측정하여 애버리징을 취한 주파수의 차이를 비교한다. 이때, 상기 각 네트워크부(2)는 차신호가 5 X E-8 이상 차이가 날 경우 현재 입력된 외부 기준클럭신호의 정확도를 신뢰할 수 없으므로 사용하지 않는다. 그런대, 상기 네트워크부(2)는 그 차신호가 5 X E-8 이내일 경우에는 기준클럭패턴을 분석하게 된다. 이때, 상기 네트워크부(2)는 PLC부의 기준클럭이 사용가능한 것으로 판단되어질 경우, 일정시간 간격마다의 Slope Pattern에 대해 롱텀측정을 수행한다. 그리고, 상기 네트워크부(2)는 일정한 시간간격으로 P위상점프가 발생하는 경우에 일반적으로 위상점프와 다음 위상점프사이를 측정하는데, 이럴 경우 지터가 유사 노이즈(Additive White Gaussian Noise)특성을 나타내므로 에버리징을 취할 경우 Wander 성분에 의한 위상변화에 가까운 결과를 얻을 수 있다.

즉, 상기와 같은 방식으로 하면, 상기 네트워크부(2)는 Slope Pattern을 파악하여 구간별로 적용할 Offset Pattern을 구할 수 있고, 일정한 Pattern을 가지지 않는 경우에는 위의 Offset을 적용하지 않는다..

한편, 상기 기준클럭패턴 분석단계(S5)후에 오프셋값 제거단계(S6)로 진행하여 산출된 오프셋값이 외부 기준클럭신호에서 제거되도록 자체발진회로를 이용하여 PLL과정을 수행한다. 그리고, 상기 오프셋값 제거단계(S6)후에 미소왜곡보정단계(S7)로 진행하여 외부 기준클럭신호에 포함된 지터성분완화를 위한 미소량 추적을 실행하여 외부기준클럭신호를 보정한다.

즉, 상기 네트워크부(2)는 산출된 오프셋값이 외부 기준클럭신호에서 제거되도록 자체발진회로(6)를 이용하여 PLL과정을 수행한다. 여기서, 상기 네트워크부(2)는 기준클럭신호내에 주파수 에러가 점증하는 상태에서 보정 없이 사용할 경우 시스템클럭의 정확도를 떨어뜨리는 요인이 되기 때문에, 기준클럭에 포함된 위상점프와 Wander성분을 제외한 나머지 노이즈성분인 Jitter성분의 영향을 완화하기 위해 미소량 추적 Algorithm을 실행하여 정상적인 기준클럭을 확보한다.

다시말해서, 상기 PRC(1)에서 기준클럭신호를 E1/T1 Data Line을 통해 전달될 때 전송로의 품질이 좋지 못할 경우 Jitter가 심하게 포함되어 있을 수 있는데, 이럴 경우 도 4에 도시된 바와같이 Jitter 성분의 영향으로 변동의 폭은 상대적으로 작지만, 위상이 지속적으로 흔들리는 현상이 발생하게 된다.

이때, 일정시간의 Averaging과 Delta Modulation의 점진적이고, 안정적 변화 과정인 미소량 추적과정을 적용하여, Jitter 성분에 의해 기준클럭의 안정도가 흔들리는 것을 보정하여 적용할 수 있다.

여기서, 상기 미소량 추적과정은 도 5에 도시된 바와같이 보정과정을 거친 기준클럭신호의 위상과 자체 발진된 클럭신호의 위상을 긴 측정주기로 측정한 후 자체 발진회로부(6)의 주파수를 높여야 하는지 혹은 낮추어야 하는지를 파악하여 한번에 미소량 만큼만 PLL에 적용하여 자체 발진회로부(6)의 주파수를 보정시킨다.

이상 설명에서와 같이 본 발명은 비동기 이동통신 시스템에서 Network 동기방식을 사용하는 경우 상위 단으로부터 전달되어지는 Reference Clock의 신호 왜곡을 성분 별로 분리하여 보정처리하므로써, 외부 기준클럭에 포함된 왜곡성분을 효과적으로 제거할 수 있기 때문에 시스템 클럭이 높은 정확도와 안정도를 유지하도록 복원할 수 있으므로 그에 따라 네트워크의 시스템 클럭신호의 정확도 및 안정도를 상당히 높이는 장점을 가지고 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 입력되는 기준클럭신호의 Point Adjustment에 의해 발생하는 위상점프성분에 대해 로우패스필터를 사용하여 제거할 때보다 더욱 정확하게 Point Adjustment 성분을 제거할 수 있고, Wander 와 저주파 Jitter 성분에 의해 생겨나는 주파수 Offset을 Pattern에 따른 보상을 해줌으로 Reference Clock의 정확도를 보정할 수 있는 장점도 가지고 있다.

그리고, 상기와 같은 본발명에 의하면, Jitter가 많이 포함된 기준클럭에 대 해서도 점진적인 Tracking을 사용하므로 안정도를 보정해 줄 수 있는 효과도 있다.

Claims (3)

1. 이동통신 네트워크시스템에서 외부로부터 입력되는 기준클럭신호의 위상점프를 제거하는 위상점프제거단계와, 상기 위상점프제거단계후에 위상점프를 제거한 외부클럭신호를 롱텀 평균값을 이용하여 사용가능여부를 측정하는 기준클럭사용여부 측정단계와, 상기 기준클럭사용여부 측정단계후에 외부 기준클럭신호를 자체 생성한 시스템클럭신호와 롱텀으로 계측하고 그 계측한 값을 에버리징한 주파수차신호를 특정값과 비교하는 차신호값 비교단계와, 상기 차신호값 비교단계중에 주파수 차신호가 특정값을 초과하지 않을 경우 슬로프 패턴(Slope Pattern)을 파악하여 구간별로 적용할 오프셋 패턴을 산출하는 기준클럭패턴 분석단계와, 상기 기준클럭패턴 분석단계후에 산출된 오프셋값이 외부 기준클럭신호에서 제거되도록 자체발진회로를 이용하여 PLL과정을 수행하는 오프셋값 제거단계와, 상기 오프셋값 제거단계후에 외부 기준클럭신호에 포함된 지터성분완화를 위한 미소량 추적을 실행하여 외부기준클럭신호를 보정하는 미소왜곡보정단계로 이루어진 것을 특징으로 하는 비동기 이동통신시스템의 종속 동기 클럭 재생방법.
2. 제1항에 있어서, 상기 기준클럭사용여부 측정단계에는 네트워크부가 급격한 위상점프를 제거한 외부클럭신호를 롱텀 에버리징(Long-term Averaging)을 취하는 에버링징단계와, 상기 에버리징단계에의해 에버리징된 지터와 Wander 성분이 들어있는 상태의 외부클럭신호를 기준클럭신호로 사용하는 것이 가능한지 여부를 판단 하기 위해 롱텀으로 측정하는 롱텀측정단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비동기 이동통신시스템의 종속 동기 클럭 재생방법.
3. 제1항에 있어서, 상기 미소량 추적과정은 보정과정을 거친 기준클럭신호의 위상과 자체 발진된 클럭신호의 위상을 긴 측정주기로 측정하는 위상측정단계와, 상기 위상측정단계후에 자체 발진회로의 주파수를 조절점을 파악하여 한번에 미소량 만큼만 PLL에 적용하여 주파수를 보정하는 미소보정단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 비동기 이동통신시스템의 종속 동기 클럭 재생방법.

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